Interior caldera condensación

Rendimiento de una Caldera de Condensación

Las calderas de condensación (gas natural, de gasóleo C), tienen un rendimiento mayor debido al calor latente del vapor de agua contenido en los humos.

El rendimiento de estos generadores de calor deben ser siempre inspeccionado referenciándolo al Poder Calorífico Inferior del combustible. Conozca cómo corregir el rendimiento inspeccionado con un analizador de gases (método directo).

En un artículo previo se mostraba cómo conocer el rendimiento instantáneo de una caldera de gas convencional  medido por el método directo.

¿Por qué el rendimiento de la combustión es mayor en una caldera de condensación?

Una caldera de condesación está diseñada de tal forma que soporta la condensación del vapor de agua contenido en sus humos de escape. Además este equipo permitirá recoger el condensado generado. Normalmente opera con temperaturas de retorno de entre 30 a 40 ºC.

Por norma, el rendimiento de una caldera de condensación aumenta al disminuir la demanda térmica. Estos equipos son adecuados para la calefacción de locales mediante suelo radiante pues en este caso la temperatura de retorno es más baja que favorece la condensación en los humos.

En el caso del gas natural, el potencial de ahorro es del 11% adicional si se recupera el calor latente de los gases de combustión. Este potencial de mejora es del 6% para el gasóleo para calefacción.

Además, los generadores de calor por condensación son aconsejables en todos estos casos:

  • Operan con emisores que requieren de baja temperatura de impulsión / retorno
  • Funcionamiento deseable a baja carga (sin implicar un sobre dimensionamiento)
  • Conexión de varios generadores en paralelo para alcanzar modulación mínima de un mayor número de calderas
  • Siempre que se disponga de suelo radiante puesto que las temperaturas de retorno favorecen la condensación

Normalmente la temperatura de los humos en una caldera de condensación se encuentra entre 30 y 60 ºC. Por tanto, una caldera de condensación garantiza la recuperación del calor latente salvo situaciones excepcionales de plena carga (p.e. con temperaturas exteriores por debajo de 0,5 ºC ó máxima demanda de ACS).

Condensación de los gases de combustión

En una caldera de condensación (ya sea de gas natural o de gasóleo) el valor del rendimiento medido con un analizador de gases deberá ser corregido al alza. Esto se debe a que estos equipos están diseñados para aprovechar el calor latente por cambio de fase del vapor de agua.

La condensación se consigue cuando la humedad relativa del aire y el vapor de agua contenido en los humos entra en contacto con
una superficie que está por debajo de la temperatura de rocío. ,

La condensación se produce en un “recuperador” por donde circula el agua de retorno antes en entrar en la caldera propiamente dicha.
El vapor de agua al condensar cede calor a este “recuperador” (calor latente) se licua y el retorno aumenta de temperatura.

Por tanto, se formarán los condensados siempre que las temperaturas de las paredes de las superficies de intercambio de calor de la caldera del lado de los humos se encuentren por debajo de la temperatura de rocío del combustible.

Para una reacción estequiométrica (sin requerir exceso de aire, 0 % O2) la temperatura de rocío del vapor de agua es de 57ºC para el gas natural y de 47ºC para el gasóleo C.

En la siguiente gráfica, se muestra cómo cambia la temperatura de condensación para el gas natural en función del % de dióxido de carbono en los humos. Este valor dependerá de la eficiencia de la combustión:

El valor de CO2  en los humos debe de ser de un 10% como máximo, para alcanzar una combustión completa del gas natural.

Factor de corrección por condensación

Este factor de corrección tiene en cuenta el incremento del rendimiento debido a la condensación del vapor de agua contenido en los humos de escape.

Este factor deberá aplicarse en aquéllos equipos analizadores de gases que no contemplen este cálculo por condensación.

De esta forma el rendimiento corregido resultante será el resultado de aplicarle un factor de corrección al valor medido:

formula rendimiento condesación

Este factor de condensación dependerá del tipo de combustible, de la temperatura de los humos en la que re realiza la condensación y del porcentaje de oxígeno en los humos.

En una analizador de gases se puede configurar la medida para calcular el rendimiento neto (PCI) o rendimiento bruto (sobre el PCS). Sin embargo, a la hora de medirlo como bruto, el valor obtenido será siempre menor en % pues descuenta las “pérdidas por humos húmedos“.

Caldera de condensación por Gas Natural

Se acompaña un gráfico para la determinación, por interpolación, del valor del factor por condensación:

Factor corrección condensación para gas naturalEste valor obtenido en % será sumado al valor de rendimiento instantáneo obtenido del analizador de gases.

Por tanto, la influencia de la condensación será mayor cuanto más baja sea la temperatura de los humos y menor el porcentaje de oxígeno.

Caldera de condensación por Gasóleo C

De igual forma, se acompaña otro gráfico aplicable a las calderas de condensación por gasóleo C:

Factor corrección condensación por gasóleo C

Ejemplo de cálculo

Se adjunta imagen de la caldera de condensación roof-top para el ejemplo práctico que se desarrolla a continuación.

Prueba rendimiento de caldera de condensación

Supongamos la inspección de esta caldera con un analizador de gases que registre estos valores:

  • Combustible: G. Natural
  • Temp. Humos:  54,4 ºC
  • % oxígeno en Humos: 3,8%
  • Rendimiento combustión (PCI): 98,1%

Aquí será necesario interpolar en los dos ejes, de forma que el factor de condensación será de: 2,5% bajo esas condiciones.

Ajuste rendimiento condensación

Que sumado al valor de rendimiento medido asciende a un valor de  100,6% (equipo a carga parcial).

Estos equipos pueden presentar rendimientos superiores al 100% cuando su evaluación se hace sobre el PCI.

En el caso de que se quisiese referenciar al PCS, el rendimiento de este equipos sería: 100,6 / 1,11 = 90,6% (1,11 es la relación entre PCS y PCI para el gas natural).

Prueba de rendimiento

En un artículo previo se mostraba el ticket resultante de una inspección con analizador de gases para una caldera estándar. En él se podía verificar que no había condensación posible:

  • Temperatura de los humos secos: 142ºC

En esta ocasión, se adjunta la imagen de un ticket de inspección de la combustión pero, en esta ocasión, para una caldera de condensación.

ticket analizador de gases caldera de condensación

En él se puede constatar que la temperatura de los humos (PDC) coincide con la del punto de rocío (54ºC), con lo cual, está condensando.

 



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